JP2000122466A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置の温度制御の際の設定温度を変更す
るような場合におけるオーバーシュートを軽減して温度
制御特性の向上を図った画像形成装置を提供する。 【解決手段】 切替え前の設定温度Ｔ１とサーミスタ４
における検知温度Ｔの比較を行い（Ｓ１）、Ｔ＜Ｔ１の
場合にはＴ１における温度制御と同様にヒーター３への
通電を行い（Ｓ２）、Ｔ＞Ｔ１の場合にはヒーター３へ
の通電を停止し（Ｓ３）、この時の温度変化量が正の値
であるか否かを判断し（Ｓ４）、正の値であれば、その
後に温度変化量が零または負の値へと移行した際に（Ｓ
５）、設定温度をＴ２へと切替えて設定温度切替えシー
ケンスを終了し、設定温度Ｔ２の温度制御へと移行す
る。一方、Ｓ４において、温度変化量が負の値であれ
ば、その後に一旦検知温度がＴ１以下となってから同様
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材上に形成さ
れた未定着画像を定着する定着手段（定着装置）を具備
した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の画像形成装置として
は、たとえば、複写機やプリンタ等がある。

【０００３】これら画像形成装置においては、記録材
（転写材）上に転写されたトナー像を定着させる手段と
して、熱ローラ定着装置が広く用いられている。

【０００４】一般的な熱ローラ定着装置は、記録材（例
えば転写紙）上のトナー像を加熱する定着ローラと、記
録材を定着ローラに加圧するための加圧ローラと、を有
しており、定着ローラの内側には、該定着ローラに熱を
供給するための加熱手段たるヒーターが配設されてい
る。

【０００５】また、該定着ローラには、温度検知手段た
るサーミスタが当接するように配設されており、定着ロ
ーラの表面温度は、該サーミスタによって検知した温度
に基づき、コピー時には、トナー像を定着するのに十分
な温度に、また、スタンバイ時には、コピー時に必要な
温度にまで直ちに達することができる温度になるように
温度制御されている。

【０００６】この温度制御の方法のうち、最も一般的な
ものとしては、設定温度に対してサーミスタからの検知
温度が高い場合には、ヒーターへの通電をＯＦＦし、低
い場合にはヒーターへの通電をＯＮするという方法があ
る。

【０００７】このような制御をすることで、定着ローラ
表面の温度は設定温度付近で波形状の変化を示し安定さ
せることができる。

【０００８】また、定着ローラ表面における長手方向で
記録材の通過する領域から外れた位置でサーミスタが当
接するような構成の定着装置においては、コピー時に定
着ローラ表面から奪われる熱量が記録材の通過する領域
とサーミスタの当接している場所で異なることになる。

【０００９】そこで、連続してコピーを行う様な場合に
は、記録材の通過する領域の定着ローラ表面温度をほぼ
一定とするために、温度制御を行う際の設定温度を徐々
に上げていく様な制御が行われている。

【００１０】例えば、連続コピー時の枚数に応じて１〜
５枚目は１８０℃、５〜１０枚目は１８５℃、１１〜２
０枚目は１９０℃、２１枚目以降は１９５℃というよう
に設定温度を切り替えている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術の場合には、以下のような問題があった。

【００１２】現在、立ち上げ時のウォームアップ時間を
短縮するために、定着ローラの芯金の薄いタイプ（具体
的には肉厚１．０ｍｍ以下）を用いた定着装置が製品化
されており、このような系では、従来の厚肉タイプに比
べ熱容量が小さいために定着ローラの温度上昇勾配が大
きい。

【００１３】ところで、熱ローラ方式の定着装置に於い
ては、ヒーターがＯＮされてから定着ローラ表層に熱が
伝わりサーミスタの温度が定着ローラ表層温度に追従す
るまでに時間を要する。

【００１４】そのため薄肉の定着ローラを用いた場合に
は、そのために生じる制御の遅延が、敏感に定着ローラ
表面温度に反映してしまい、大きなオーバーシュートが
発生するという問題があった。

【００１５】ここで、設定温度を上げていく場合には設
定温度の変更が行われるタイミングによって、オーバー
シュートが異なってくる。

【００１６】すなわち、変更後の設定温度と設定温度の
変更が行われた時点でのサーミスタの検知温度の差が大
きいほど、ヒーターへの通電をＯＮしている時間が長く
なりオーバーシュートが大きくなる。

【００１７】このようなオーバーシュートが大きすぎる
場合には記録材上のトナーが定着ローラに転移してしま
うオフセットや、定着ローラー等の温度が高温になりす
ぎて部品の寿命が短くなるという弊害が発生する原因と
なっていた。

【００１８】更に、大きなオーバーシュートが発生する
様な制御を行うことは、電力の不必要な消費にも繋がる
ことになっていた本発明は上記の従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
定着装置の温度制御の際の設定温度を変更するような場
合におけるオーバーシュートを軽減して温度制御特性の
向上を図った画像形成装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、電力供給により発熱する加熱部材
を具備し、記録材上に形成された未定着画像を加熱かつ
加圧して定着させる定着手段と、該定着手段による加熱
温度を検知する温度検知手段と、を備え、該温度検知手
段による検知温度に基づいて前記加熱部材への電力の供
給および供給停止により加熱温度を制御する画像形成装
置において、前記定着手段により加熱する目標設定温度
を複数設けると共に、前記設定温度を変更する場合に
は、前記温度検知手段により検知される検知温度が温度
リップルのピークを検知した時に設定温度の変更を実効
することを特徴とする。

【００２０】また、電力供給により発熱する加熱部材を
具備し、記録材上に形成された未定着画像を加熱かつ加
圧して定着させる定着手段と、該定着手段による加熱温
度を検知する温度検知手段と、を備え、該温度検知手段
による検知温度に基づいて前記加熱部材への電力の供給
および供給停止により加熱温度を制御する画像形成装置
において、前記定着手段により加熱する目標設定温度を
複数設けると共に、元の設定温度よりも高い設定温度に
変更する場合には、前記温度検知手段により検知される
検知温度の変化量が正の値から零または負の値に変化し
た時に、設定温度の変更を実効することを特徴とする。

【００２１】ここで、前記定着手段は、前記加熱部材を
内包する定着ローラと、該定着ローラを加圧する加圧ロ
ーラと、からなり、定着ローラおよび加圧ローラとによ
り記録材を挟持搬送することで、記録材上に形成された
未定着画像を加熱かつ加圧するとよい。

【００２２】前記温度検知手段によって、前記定着ロー
ラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方の表面の
温度を検知するとよい。

【００２３】複数の記録材に対して連続的に定着動作を
行わせる場合には、連続定着動作中に所定のタイミング
で前記目標設定温度を変更させるとよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００２５】図１〜図３を参照して、本発明の実施の形
態に係る画像形成装置について説明する。

【００２６】まず、図１を参照して本発明の実施の形態
に係る画像形成装置に具備される定着装置（定着手段）
について説明する。

【００２７】図１は本発明の実施の形態に係る画像形成
装置に備えられる定着装置の概略構成図である。

【００２８】図に示したように、定着装置は、概略、記
録材上のトナー像を加熱する定着ローラ１と、記録材を
定着ローラ１に加圧するための加圧ローラ２と、を有し
ており、定着ローラ１の内部には、該定着ローラ１に熱
を供給するための加熱手段（加熱部材）たるヒーター３
が配設されている。

【００２９】定着ローラ１は厚さ０．７ｍｍの鉄を芯金
とする薄肉ローラを使用し、加圧ローラ２はシリコーン
ゴム上にＰＦＡチューブを被覆しているものを用いてい
る。

【００３０】また、定着ローラ１の表面温度は、定着ロ
ーラ１の長手方向で記録材の通過しない非通紙域に配置
した温度検知手段たるサーミスタ４によって検知してお
り、検知温度が設定温度（目標設定温度）より高い場合
はヒータ３への通電をＯＦＦ（電力供給の停止）し、検
知温度が設定温度よりも低い場合はヒータ３への通電を
ＯＮ（電力の供給）する制御を行う。

【００３１】なお、図示の例では定着ローラ１の表面温
度を検知する構成を示したが、これに限らず、要は、加
熱温度が適当な部分で検知されれば良く、例えば、加圧
ローラ２の表面で温度を検知するようにしても良いし、
複数箇所の温度を検知（定着ローラ１の表面温度および
加圧ローラ２の表面温度の組み合わせなど）すること
で、より正確な温度を検知するようにしても良い。

【００３２】ここで、サーミスタ４が非通紙域に配置さ
れているのは、長期の使用により、サーミスタ４と定着
ローラ１の摺擦による定着ローラ１表面の傷が画像に現
れることを防いだり、サーミスタ４と定着ローラ１の接
触面にトナーや紙粉等の異物が介入して定着ローラ１の
表面温度を正しく検知出来なくなる事を防ぐためであ
る。

【００３３】本実施の形態に於いては、設定温度は複数
設けられており、スタンバイ時および連続コピー（連続
定着動作）時の１〜５枚目は１８０℃、６〜１０枚目は
１８５℃、１１〜２０枚目は１９０℃、２１枚目以降は
１９５℃に設定されている。

【００３４】なお、このような連続コピー時（連続定着
動作）における設定温度の切替えのタイミングについて
は、記録材の枚数に限らず、例えば、動作時間などによ
って切替えるようにしても良い。

【００３５】これは、サーミスタ４が非通紙域に当接さ
れており、記録材の通過する通紙域が非通紙域に比べて
定着ローラ１から奪う熱量が大きいために、通紙域の温
度低下分を補う様に設定温度を徐々に上げていく必要が
あるからである。

【００３６】しかし、従来と同様に、単に枚数に応じて
一様に設定温度を切替えた場合には、そのタイミングに
よっては先述したようにオーバーシュートが大きくなっ
てしまう事がある。

【００３７】そこで、本実施の形態においては、設定温
度切替え時には、通常の温度制御から設定温度切替えシ
ーケンスに移行して、設定温度の切替えを行うようにし
た。

【００３８】以下、図２を参照して、設定温度切替えシ
ーケンスの説明を行う。

【００３９】なお、図２中、ＹはＹｅｓの略であり、Ｎ
はＮｏの略である。

【００４０】連続コピー時に所定の枚数のコピー後に設
定温度の切替えを指示されると、設定温度切替えシーケ
ンスに移行する。

【００４１】そして、図２に示したように、温調切替え
がスタートすると（Ｓ０）、まず、切替え前の設定温度
Ｔ１とサーミスタ４における検知温度Ｔの比較を行う
（Ｓ１）。

【００４２】ここで、Ｔ≦Ｔ１の場合にはＴ１における
温度制御と同様にヒーター３への通電を行う（Ｓ２）。

【００４３】また、Ｔ＞Ｔ１の場合にはヒーター３への
通電を停止する（Ｓ３）。

【００４４】ここで、この時の温度変化量が正の値（検
知温度が温度上昇中）であるか否かを判断し（Ｓ４）、
正の値であれば、その後に温度変化量が零または負の値
へと移行した際に（Ｓ５）、設定温度をＴ２へと切替え
て（Ｓ６）、設定温度切替えシーケンスを終了（Ｓ７）
し、設定温度Ｔ２の温度制御へと移行する。

【００４５】一方、Ｓ４において、温度変化量が負の値
（検知温度が下降中）であれば、その後に一旦検知温度
がＴ１以下となり（Ｔ≦Ｔ１）、ヒーター３への通電が
行われた（Ｓ２）後に、Ｔ１よりも大きくなって通電を
停止した（Ｓ３）後に、温度変化量が正の値から負の値
に変化してから（Ｓ５）、設定温度Ｔ２への変更（Ｓ
６）が行われることになる。

【００４６】このように、設定温度を元の設定温度より
も温度の高い設定温度に変更する場合には、検知される
温度の温度変化量が正から零または負に転ずる時、すな
わち、温度リップルのピークを検知した時に、始めて設
定温度を変更させるようにした。

【００４７】このように、ローラ表面の温度が上昇中に
設定温度を高くしてしまうことによって、目標設定温度
を越えてしまう過熱（オーバーシュート）を防止するこ
とができる。

【００４８】従って、温度変化がほぼ安定した状態から
設定温度を変更するので、次の目標設定温度への移行を
精度良く移行させることが可能となった。

【００４９】なお、連続コピー時の設定温度切替え時以
外においても、例えば、紙種や紙サイズの変更等が指示
されて定着の制御温度の変更を実行する際に、前述の設
定温度切替えシーケンスを行うことにより、オーバーシ
ュートを低減することが可能となる。

【００５０】以下の説明で、上述した定着装置が適用可
能な画像形成装置の一例として複写機の場合を説明す
る。

【００５１】図３は複写機の概略構成図である。

【００５２】図に示したように、複写機１０は、概略、
原稿シートＳ１を画像読取部へ搬送するＡＳＦ（オート
シートフィーダ）と、読み取った画像情報をシート上に
画像形成を行う画像形成装置部Ｃとから構成されてい
る。

【００５３】ＡＳＦに複数載置された原稿シートＳ１
は、分離ローラ１１によって一枚づつ分離されて、給送
ローラ１２によって原稿読取部へ給送される。

【００５４】そして、照明１３によって光が照射されて
読み取られた画像光は複数の反射鏡等により感光ドラム
１４に導かれる。

【００５５】すると、感光ドラム１４上には読み取った
画像の潜像が形成され、その後、現像器１５によって潜
像が現像化される。

【００５６】一方、シート積載部１６に積載された記録
材としてのシートＳ２は、分離ローラ１７によって一枚
づつ分離されて搬送ローラ１８によってさらに搬送さ
れ、シートＳ２上に、上述の感光ドラム１４上に形成さ
れた現像が転写ローラ１９によって転写され、さらに搬
送されて定着装置（定着ローラ１及び加圧ローラ２）に
より像が定着された後に、装置外部へと排出される。

【００５７】このような構成において、図３中に示した
ように、定着ローラ１及び加圧ローラ２を配置させて、
上述した温度制御を行うことで、オーバーシュートを防
止して安定した温度制御を行うことができ、定着におけ
るオフセットを防止して画像品質の向上を図ることがで
き、過熱防止により各部品の耐久性の向上および無駄な
電力消費を防止して省エネルギー化を図ることができ
る。

【００５８】なお、以上の説明では、温度リップルのピ
ークを検知する方法として、検知温度の変化量が正から
零または負へと変化することを検知する場合を例に説明
したが、その他の方法を適宜用いても良い。

【００５９】例えば、直前のリップルのピーク温度を記
憶しておき、その温度との比較を行い、同等もしくはそ
れ以上の温度を検知した時にリップルのピークであると
判断するといった方法でも適用できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、設定温
度を変更する場合には、温度検知手段により検知される
検知温度が温度リップルのピークを検知した時（検知温
度の変化量が正の値から零または負の値に変化した時）
に設定温度の変更を実効するようにしたので、オーバー
シュートを軽減して温度制御特性を向上させて、品質性
および各部品の耐久性を向上させることができ、また、
省エネルギー化を図ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置に備え
られる定着装置の概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置に備え
られる定着装置における設定温度切替えシーケンスのフ
ローチャートである。

【図３】複写機の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３ ヒーター ４ サーミスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力供給により発熱する加熱部材を具備
   し、記録材上に形成された未定着画像を加熱かつ加圧し
   て定着させる定着手段と、 該定着手段による加熱温度を検知する温度検知手段と、
   を備え、 該温度検知手段による検知温度に基づいて前記加熱部材
   への電力の供給および供給停止により加熱温度を制御す
   る画像形成装置において、 前記定着手段により加熱する目標設定温度を複数設ける
   と共に、 前記設定温度を変更する場合には、前記温度検知手段に
   より検知される検知温度が温度リップルのピークを検知
   した時に設定温度の変更を実効することを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】電力供給により発熱する加熱部材を具備
   し、記録材上に形成された未定着画像を加熱かつ加圧し
   て定着させる定着手段と、 該定着手段による加熱温度を検知する温度検知手段と、
   を備え、 該温度検知手段による検知温度に基づいて前記加熱部材
   への電力の供給および供給停止により加熱温度を制御す
   る画像形成装置において、 前記定着手段により加熱する目標設定温度を複数設ける
   と共に、 元の設定温度よりも高い設定温度に変更する場合には、
   前記温度検知手段により検知される検知温度の変化量が
   正の値から零または負の値に変化した時に、設定温度の
   変更を実効することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】前記定着手段は、前記加熱部材を内包する
   定着ローラと、該定着ローラを加圧する加圧ローラと、
   からなり、 定着ローラおよび加圧ローラとにより記録材を挟持搬送
   することで、記録材上に形成された未定着画像を加熱か
   つ加圧することを特徴とする請求項１または２に記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】前記温度検知手段によって、前記定着ロー
   ラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方の表面の
   温度を検知することを特徴とする請求項３に記載の画像
   形成装置。
5. 【請求項５】複数の記録材に対して連続的に定着動作を
   行わせる場合には、連続定着動作中に所定のタイミング
   で前記目標設定温度を変更させることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置。